大家在中三/四時就學習過不同分子如何以電子圖(Electron diagram)顯示化合物之間的鍵，要畫出共價鍵的結構就是將原子的最外層電子層互相重疊，裡面再畫上電子，代表互相分享的電子︰
畫就咁畫但又能否反映到分子的實際形狀呢？如果該分子只有兩粒原子組成，它當然是直線(Linear)形狀，但更多的是幾粒原子組合而成的分子。
要找出某分子的形狀除了用複雜的紅外線析譜法(註︰和DSE學的IR Spectrometry有點不同)，更簡單的方法就是由分子的中央原子(central atom，例如是H2O的O及NH3的N)的電子對來判斷。電子對可分為兩種︰
1.
成鍵電子對 (Bond pair): 即是兩粒原子之間共價鍵中的電子，但要注意無論該共價鍵是單鍵、雙鍵還是三鍵都只算作一個Bond pair。例如二氧化碳有兩組共價鍵，所以有兩組Bond pair (是單鍵、雙鍵或三鍵都不重要)
2.
弧電子對 (Lone pair): 有名你叫弧電子對就是剩下沒組成共價鍵的最外層電子，而且要兩粒才算是一組Lone pair︰
以下列的H2O為例，O是中央原子，它6粒最外層電子中有兩粒分別跟氫組成兩個單鍵，故此有兩組bond pairs，剩下4粒電子沒組鍵，所以有兩組lone pairs︰
(註︰Bond pair和lone pair之間的排斥力不相同，不過在DSE無須提及，所以同學亦無須在意之間的分別)
我們可由兩組電子對開始組合，看看會組成什麼。首先是二氧化碳，剛剛提及碳原子旁有兩組Bond
pairs，它們要離和對方保持最大距離就自然打對角咁企。這個形狀就是直線(Linear，相距180o)︰
如果現在Central atom多左一組Bond pair(例如是BCl3)，三組電子對要保持最大距離就只好組成一個等邊三角形(它們之間相隔120o)，因為是三角形的關係它三組bond pairs都處於同一平面(plane)，所以這個形狀的名稱是Trigonal planar︰
如果再放多一對bond pair在Central atom上方(例如CH4)，其餘三對bond pair就會被拗落去，形成Tetrahedral(四面體的)，注意Tetrahedral是一個形容詞，它取自名詞Tetrahedron四面體︰
(由於Tetrahedral 不是平面結構，所以Bond pairs不可以全用實線畫出來。向紙外的鍵用粗線、各紙內的鍵則用虛線，這都是模擬用肉眼觀察，近一點的東西看起來大一些、遠一點的東西看起來細一些)
到現時為止都只介紹不含Lone pair的分子，但其實lone pair很容易處理。以SO2為例︰
硫原子有兩對Bond pair及一對Lone pair，這三組電子對組合起來正是Trigonal planar。不過分子的形狀是不包括lone pair而只考慮原子間的組合，所以我們看到的分子形狀應是V型(V-shaped)。
四對電子對的分子都是以同樣方式處理。NH3中的N的三對Bond pairs及一對lone pair組成Tetrahedral，忽略lone pair的存在後就變成三角金字塔構造 (Trigonal pyramidal)︰
(Trigonal pyramid和Tetrahedron不同之處在於前者不是正規形狀而是高一些，而後者的四個面都是相同的)
如果再換多一組bond pair為lone pair(例如H2O)，該分子的形狀就變成V-shaped︰
至於再多電子對的分子相信大家不易想像出來，在此直接些介紹。五組Bond pair會組成Trigonal bipyramidal的形狀︰大家想像將兩個Trigonal pyramid的底黏著。因此中間三粒原子會組成Trigonal
planar shape，而上下兩粒原子會組成Linear shape︰
最後就是六對電子對。這個反而較容易想像，總之就是前後左右上下都有粒子就是，像之前教大家畫NaCl的結構。所有周圍原子相距90o，這結構稱為Octahedral (取自六面體 Octahedron)︰
(看起來Octahedron很複雜，但都只是將兩個四角錐體的底連著)
以下表格總結剛才提及的分子形狀。至於五對及六對電子對中如涉及Lone pair會構成甚麼形狀DSE就不會問，不過也放出來讓大家參考︰
No. of Electron Pair
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No. of bond
pair (B.P.) &
No. of lone
pair (L.P.)
|
Shapes
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Example and Structural Formula
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1
|
B.P. = 1
L.P. = 0 or 1 or 2 or 3
|
Linear
|
HCl
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 |
2
|
B.P. = 2
L.P. = 0
|
Linear
|
CO2
|
 |
3
|
B.P. = 3
L.P. = 0
|
Trigonal planar
|
BCl3
|
 |
B.P. = 2
L.P. = 1
|
V-shaped
|
SO2
|
 |
|
4
|
B.P. = 4
L.P. = 0
|
Tetrahedral
|
CH4
|
 |
B.P. = 3
L.P. = 1
|
Trigonal Pyramidal
|
NH3
|
 |
|
B.P. = 2
L.P. = 2
|
V-shaped
|
H2O
|
 |
|
5
|
B.P. = 5
L.P. = 0
|
Trigonal bipyramidal
|
PCl5
|
 |
B.P. = 4
L.P. = 1
|
Seesaw
|
SF4
|
 |
|
B.P. = 3
L.P. = 2
|
T-shaped
|
ClF3
|
 |
|
B.P. = 2
L.P. = 3
|
Linear
|
I3-
|
 |
|
6
|
B.P. = 4
L.P. = 0
|
Octahedral
|
SF6
|
 |
B.P. = 3
L.P. = 1
|
Square
pyramidal
|
BrF5
|
 |
|
B.P. = 2
L.P. = 2
|
Square planar
|
XeF4
|
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|
(後註︰DSE只會問有粗字的結構，其餘的結構只供參考)
同學可以利用剛才講解的方法判斷分子形狀，不過分析時間較長。如果想更快判斷某分子的形狀，就索性記住Bond pair及lone pair的數量是配搭哪個形狀。例如H2S你一知Central atom的S有6粒最外層電子，2粒用作組鍵、4粒閒置，就能判斷S有2組Bond pairs及2組lone pairs，根據這個組合H2S的分子形狀應是V-shaped。
上述方法判斷分子形狀就是根據價層電子對互斥理論 (Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) Theory) 的原理。不過理論的名稱不太重要，在DSE亦不會考，最重要是同學能正確使用當中概念。如果同學看畢全文還想像不到分子形狀，可以到PhET的網站自己砌個分子出黎、再用滑鼠拉一拉分子觀察其3D結構，再按 Molecular Symmetry顯示該形狀名稱 (大家要注意Electron Symmetry和Molecular Symmetry不同之處在於前者是考慮Electron pair的幾何組合、所以H2O的Electron symmetry是Tetrahedral而不是V-shaped)。
同學可以利用剛才講解的方法判斷分子形狀，不過分析時間較長。如果想更快判斷某分子的形狀，就索性記住Bond pair及lone pair的數量是配搭哪個形狀。例如H2S你一知Central atom的S有6粒最外層電子，2粒用作組鍵、4粒閒置，就能判斷S有2組Bond pairs及2組lone pairs，根據這個組合H2S的分子形狀應是V-shaped。
上述方法判斷分子形狀就是根據價層電子對互斥理論 (Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) Theory) 的原理。不過理論的名稱不太重要，在DSE亦不會考，最重要是同學能正確使用當中概念。如果同學看畢全文還想像不到分子形狀，可以到PhET的網站自己砌個分子出黎、再用滑鼠拉一拉分子觀察其3D結構，再按 Molecular Symmetry顯示該形狀名稱 (大家要注意Electron Symmetry和Molecular Symmetry不同之處在於前者是考慮Electron pair的幾何組合、所以H2O的Electron symmetry是Tetrahedral而不是V-shaped)。
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